Хорошая яхта — это не только изящные линии, оригинальное остекление надстройки и эффектные интерьеры. Хорошая яхта — это, прежде всего, мореходное судно.
Меня давно подбивали написать статью о том, как проектируют яхты. Но я все время откладывал ее «на потом», чему было несколько причин. Первая и главная — такую статью следует писать практикующему специалисту. Вторая — изложить на нескольких журнальных страницах в деталях весь процесс невозможно: этому учат годами. Ко всему прочему, при проектировании яхт разных типов зачастую применяют разные подходы, критерии и инструментарий.
Но вот я решился; только вместо краткого курса проектирования предлагаю вашему вниманию статью о том, как проектируют траулерные яхты Selene на верфи Jet Tern Marine. И еще: ориентируясь на журнальный формат, коснусь в ней лишь аспектов, связанных с формой корпуса.
Наглядный пример
В качестве такового я выбрал Selene 58, и вот почему. Мой приятель недавно заказал у Jet Tern Marine такую яхту. Будучи человеком морским и практичным, при составлении контракта он уделял больше внимания компоновке судна, удобству эксплуатации, надежности систем и оборудования. Мне же захотелось показать ему (и, конечно, читателям), как оптимизация обводов, помимо вместимости, определяет мореходные качества судна. Далее — траулеры не столь знакомы большинству по сравнению с классическими моторными яхтами или круизерами. И последнее: на сайте компании Jet Tern Marine многие теоретические и практические вопросы подробно освещены, так что просто грех этим не воспользоваться.
Траулерная яхта Selene 58 во время ходовых испытаний
«Чистая» геометрия
Проектирование судна — многоэтапный итерационный процесс создания виртуальной (графической, цифровой) модели сложного инженерного сооружения, сопровождающийся согласованием большого числа характеристик и требований при соблюдении ряда начальных и граничных условий. Приступая к проекту, прежде всего следует определить тип яхты и модель ее использования. Далее, в процессе реализации проекта предстоит разработать форму корпуса (обводы) с учетом материала, конструкцию, решить вопросы общего расположения (компоновка), выбрать моторную установку, провести необходимые расчеты, не забывая при этом о внешней и интерьерной эстетике… Ближе к финалу понадобятся документы, регламентирующие технологические процессы постройки судна на верфи. Каждый из этих этапов включает множество инженерных операций, но мы договорились касаться только формы корпуса яхты и того, что с ней связано.
Итак, концепция нашего судна — стеклопластиковая яхта траулерного типа. Говоря о специфике таких яхт, некоторые обращают внимание исключительно на обратный наклон лобового стекла надстройки — характерную, но вовсе не главную особенность яхт-траулеров. Помимо архитектурно-конструктивных отличий, к числу принципиальных черт Passagemakers (подгруппа траулерных яхт, куда входит Selene 58) относятся:
• высокая мореходность (малая зависимость от погодных условий, неограниченный район плавания);
• значительная вместимость, дающая высокую автономность по топливу и запасам, а также желаемый уровень комфорта.
Заданная концепция и описанные качества предполагают корпус, движущийся в водоизмещающем режиме. В отличие от традиционных круглоскулых или остроскулых форм, корпус Selene 58 комбинированный, где четко выраженная скула проявляется после миделя в сопровождении плоских днищевых секций в корме. При достижении определенных скоростей, когда круглоскулый корпус просядет кормой (избыточный дифферент) на собственной волновой системе, эти плоские секции обеспечат некоторую подъемную силу и выровняют корпус, что добавит скорости. Кроме того, слегка изогнутая форма батоксов в зоне гребного винта повышает давление, отдаляя момент возникновения кавитации. Возможный недостаток таких обводов — рысканье яхты на попутной волне. Здесь этому противостоят длинный балластный фальшкиль и руль большой площади.
Помимо прочего, такая форма корпуса обеспечивает требуемый объем, который характеризует коэффициент общей полноты δ (или Cр, призматический коэффициент). Чем больше значение δ, тем больше полезный объем судна. У Selene 58 его величина составляет 0,73 — как у грузовых судов. Такой корпус с обилием свободной открытой площади на главной палубе легко вмещает три каюты («мастер» на миделе); в моторном отсеке, кроме двигателя, поместился дизель-генератор и топливные цистерны, а в корме — большая кладовая.
Коэффициент полноты ватерлинии α показывает заострение корпуса в оконечностях (ходкость) и влияние обводов на начальную остойчивость. С повышением α остойчивость повышается, но ухудшается обтекание корпуса и падает скорость. У Selene 58 величина α не указана, но статистически для подобных яхт она укладывается в диапазон 0,65–0,75.
Коэффициент полноты мидель-шпангоута β косвенным образом характеризует продольное распределение объема и также влияние обводов на ходкость. Для такой яхты он может достигать величин 0,58–0,72.
Здесь следует сказать еще об одном показателе — D/L, величина которого в спецификации Selene 58 указана как 287. С ростом водоизмещения (при той же длине) она будет возрастать, отражая увеличение вместимости (топливо, запасы) и более спокойный ход на волне. D/L растет и по мере снижения длины. Для 50-футовой траулерной яхты рекомендуется D/L=270 (у Selene 58 при полной загрузке D/L=316).
Скорость — относительная и абсолютная
Важным критерием при выборе обводов корпуса и мощности силовой установки яхты является относительная скорость. Чаще в качестве этого безразмерного параметра используют число Фруда по длине или водоизмещению (Fr L или Fr Δ), но на сайте Jet Tern Marine фигурирует другое выражение относительной скорости — S/L, связанное с понятием «скорость корпуса». Смысл его в следующем. При движении яхты в водоизмещающем режиме корпус создает систему волн. По мере роста скорости растет длина носовой волны, в определенный момент достигая длины корпуса. Эта скорость и называется скоростью корпуса, а ее величина S/L равна 1,34 (независимо от длины судна). Если на малых скоростях удвоение мощности дает заметный прирост скорости, то при значениях S/L, превышающих 1,34, ее градиент будет существенно меньше.
Траулерные яхты ходят преимущественно в режиме значительно ниже скорости корпуса, что позволяет им располагать существенным запасом хода. В спецификации Selene 58 указаны значения S/L, равные 1,63 (максимальная скорость) и 1,43 (круизная скорость), хотя, как будет показано далее, с двигателем John Deer мощностью 267 л. с. на крейсерской скорости 9 узлов, когда дальность плавания превышает 2600 миль, S/L составляет всего 1,2.
Выбор мощности
Сегодня для любой яхты имеется достаточно широкий выбор двигателей. Некоторые предпочитают иметь на борту два двигателя; рассуждения о целесообразности такого решения вы можете прочитать в колонке Дэвида Марша в этом выпуске MBY (стр. 62). А если говорить конкретно о Selene 58…
В базовом варианте яхта оборудована одним дизелем Cummins QSM11 6125AFM мощностью 450 л. с., работающим на гребной вал и винт под защитой мощного киля. С такой энергетической установкой максимум скорости составляет 12 узлов, а крейсерская скорость — около 10,5 узла. Но вот мне на глаза попались результаты теста Selene 58 с дизелем John Deere 6068SFM50 объемом 6,8 л и мощностью 267 л. с.
15-метровый спортивный круизер Jokla с днищевыми колонками Zeus
При 60% заявленной мощности потеря скорости составила всего 0,4 узла: на испытаниях были зафиксированы 11,6 узла (2500 об/мин) при полной загрузке судна. На этом режиме расход топлива 51 л/ч, а запас хода не менее 968 миль. Еще показательнее цифры на скорости 9 узлов (1700 об/мин). При расходе 14,4 л/ч дальность плавания возрастает почти в 3 раза — до 2632 миль: топлива хватит даже для пересечения Атлантики. Отметим еще такую деталь: при частоте 1700 об/мин крутящий момент близок к максимуму, а загрузка двигателя всего 35%, что положительно сказывается на его долговечности.
Здесь уместно сказать, что такие морские двигатели имеют рейтинг и делятся на категории:
• М1 — могут работать непрерывно 24 часа;
• М2 — непрерывная работа на полной мощности до 16 часов в сутки;
• М3 — 4 часа в течение каждых 12 часов;
• М4 — 1 час в течение 12 часов;
• М5 — 30 мин в течение 8 часов.
Установленный на Selene 58 дизель JD 6068SFM50 имеет модификации М3 (236 л. с.), М4 (267 л. с.) и М5 (300 л. с.). То есть, чем выше категория, тем больше мощность, но строже ограничения. Вариант М4 выглядит рациональным как в отношении скорости, так и в плане режимов эксплуатации, хотя М3, дающий определенные преимущества, скорее всего, не привел бы к существенному снижению скорости.
Другие характеристики
Среди прочих характеристик Selene 58 на сайте Jet Tern Marine приведен также коэффициент A/B = 2,34, характеризующий остойчивость при воздействии бокового ветра и волны. Чем ниже эта величина, тем выше остойчивость. На практике не так много моторных судов с параметром A/B менее 2,0, а среднестатистическая его величина для траулерных яхт не превышает 2,6.
На остойчивость и качку влияет всё: размерения судна, водоизмещение, положение ЦТ (центр тяжести) по высоте (Gм=1,28 м) и, конечно, обводы корпуса. У комбинированных обводов Selene 58 есть преимущества и недостатки, но с качкой эффективно борются гироскопические стабилизаторы Seakeeper; их устанавливают даже на 42-футовую модель.
Сайт Jet Tern Marine содержит немало интересной информации — о применяемых AGM аккумуляторах, звукоизоляции моторного отсека и методах борьбы с вибрацией, системе очистки топлива от микроорганизмов, мерах по исключениию осмоса как такового, снижении сопротивления за счет носового бульба и пр. Но все это темы будущих статей.
В заключение
Уверен, многое из сказанного сведущему читателю уже известно. Однако никогда не вредно повторить азбучные истины применительно к конкретному судну. Согласитесь: представляя яхты в статьях, даже тестовых, их не часто показывают в таких сугубо специальных ракурсах (отнюдь не как мебельный салон, пусть даже с шедеврами гениев интерьера). Мы узнали немного больше и о моторных яхтах Selene, и о яхтах-траулерах вообще. А пока… Если вы, заинтересовавшись траулерными яхтами, столкнетесь с изложенными выше аспектами, многое теперь станет более понятным.
